本发明专利技术公开了一种基于区分服务调度模型的IEEE 1588同步时钟误差修正方法。包括以下步骤：建立DPSM机制，DPSM机制对进出节点的不同类型的数据报文设置队列优先级，修正报文服务速率，配置报文紧迫度函数以确定同步报文的路径延时，对IEEE 1588网络时钟路径延时进行修正。在消除同步报文路径延时的基础上对主从时钟发生器的震荡频率差进行修正，完成时钟偏移量的测量，实现高精度网络时钟。该方法产生的网络时钟误差仅50ns，精度高，完全满足智能变电站对时钟精度的要求，且经该方法修正后的网络稳定性优于传统算法，可以在整个变电站自动化设备中推广。动化设备中推广。动化设备中推广。
【技术实现步骤摘要】
基于区分服务调度模型的IEEE 1588同步时钟误差修正方法
[0001]本专利技术涉及智能变电站时钟同步
，特别涉及一种基于区分服务调度模型(DPSM)的IEEE 1588同步时钟误差修正方法
技术介绍
[0002]现代电力系统的覆盖范围非常广泛，在现代电网中，统一的时间系统对于确保电力系统实时数据采集的一致性具有重要意义，为系统故障分析和处理提供了准确的时间依据，提高电网运行效率和可靠性，提高电网事故分析和稳定控制的水平，提高线路故障测距、相量和功角动态监测、机组和电网参数校验的准确性。变电站的设备智能化是实现智能电网的重要基础环节，随着IEC 64850标准的完善，智能变电站地同步时钟精度和稳定性要求也越来越高。
[0003]IEEE 1588精确时钟同步协议是目前时钟同步领域最好的同步方法，IEEE1588同步过程是在理想条件进行的，对时精度达亚微秒级。IEEE 1588同步时钟基于网络对时，传输基础是所在变电站的通信网络，这个网络承载着站内所有的通信业务，而业务报文的到来是随机、不确定的，每个节点都没有全局的网络信息。当线路出现拥塞，不可避免地会出现路径延时问题，如果出现网络传输阻塞，将会出现业务竞争，引发同步报文丢包等情况，严重影响主从设备的同步性能。在实际应用中，IEEE 1588同步时钟存在同步报文传输不可靠、路径延时不确定等问题。而且时钟发生器自身也存在震荡频率偏移误差，这些因素都将影响IEEE 1588同步时钟的稳定性。国内外对此问题展开了许多研究，提出了一些解决方法如：通过晶振补偿和OffsetTime滤波来提高网络时钟对时精度，但该方法对CPU计算速度要求较高，实现困难；通过在交换机的物理层中嵌入以太网收发机DP83640芯片来减小时钟发生器振荡频率偏差对精度的影响，但该芯片价格昂贵，且需要改造网络设备，成本较高。
[0004]综上所述：IEEE 1588同步时钟误差修正具有一定的困难，现有的方法皆存在一定的局限性，如：成本较高、对CPU计算速度要求较高、受路径延时偏差影响大，在现实中难以实现。
技术实现思路
[0005]为了修正IEEE 1588同步时钟误差，并且具有方法简单，可实用程度高、抗干扰能力强的特点，本专利技术提出了一种基于区分服务调度模型(DPSM)的 IEEE 158同步时钟误差修正方法。该方法提出了一种全新的DPSM算法，只需CPU用以处理DPSM算法，对进入节点的不同类型的数据报文设置队列优先级，修正数据报文的服务速率，配置报文紧迫度函数，可确定同步报文路径延时，有效修正同步报文路径延时误差。在路径延时修正的前提下对时钟发生器震荡频率进行修正，完成高精度时钟偏移量的测量，进而实现高精度网络时钟同步。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是，一种基于区分服务调度模型(DPSM)的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一，建立DPSM机制，DPSM机制对进出节点的不同类型的数据报文设置队列优先级，修正报文服务速率，配置报文紧迫度函数以确定同步报文的路径延时，对IEEE 1588同步报文路径延时进行修正。
[0008]步骤二，在实现路径延时误差修正的基础上可对时钟发生器震荡频率进行修正，完成高精度时钟偏移量的测量，从而实现高精度网络时钟同步
[0009]所述的一种基于区分服务调度模型(DPSM)的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，所述步骤一中，DPSM是一种改进的适用于变电站通信网络的实时在线分组调度算法机制，该算法所达到的对时精度完全可以满足智能变电站对时间精度的要求，网络稳定性和路径延时都优于传统算法。
[0010]所述的一种基于区分服务调度模型(DPSM)的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，所述步骤一中，DPSM提出了网络可靠性保障机制(RBGM)，大大提高了算法的网络稳定性，RBGM的实现原理如下：
[0011]IEEE 1588同步报文在原始报头里配置了预留字段，将可靠性传输标识符定义在该预留字段，主从时钟通过可靠性传输标识符来识别同步报文。当主时钟发送同步报文时，从时钟可通过识别可靠性传输标识符迅速识别并接收主时钟发送的同步报文，随后立即反馈一个包含可靠性传输标识符的信息来通知主时钟同步报文已接收。一定时间后主时钟如果没有收到带有标识符的反馈信息，主时钟将会再次发送同步报文，直到收到确认信息。
[0012]所述的一种基于区分服务调度模型(DPSM)的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，所述步骤一中，对进出节点的不同类型数据报文队列优先级是按如下方式设置：
[0013]对所有进入网络每个节点的业务报文进行分组，并引入虚拟时间概念，配置了虚拟系统时间，定义每个数据流的虚拟启动时间和虚拟结束时间，根据虚拟启动时间设置优先级，虚拟启动时间最小的分组优先发送。
[0014]所述的一种基于区分服务调度模型(DPSM)的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，所述的步骤一中，修正报文服务速率是按如下方式进行的：
[0015]对IEEE 1588同步原理进行分析得到如下关系：
[0016][0017]其中：是实际的路径延时量；T
delay
是理想的路径延时量
[0018]DPSM对同步报文进行整修优化，建立带宽调节因子。当网络正常时，在计算系统虚拟时间中添加带宽调节因子τ(0≤τ≤1)，表示同步报文与其他业务报文之间的带宽比例，τ值越大，同步报文分配的数据带宽就越小，随着τ值的减小同步报文获得更大的数据带宽，报文的服务速率更快。即通过控制τ值可使同步报文按照约定速率进行传输，使得Δt/2趋于0。由上式可得即实际路径延时与理想情况下的路径延时的延时误差为0，实现同步报文路径延时误差的修正。
[0019]所述的一种基于区分服务调度模型(DPSM)的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，所述的步骤一中，配置报文紧迫度函数是按如下方式进行的：
[0020]DPSM在虚拟启动时间中引入了报文紧迫度函数μ(x)，当网络拥塞时， DPSM自适应调节同步报文的紧迫度函数μ(x)，为μ(x)函数配置一个较大的值，使同步报文的虚拟启动
时间小于其他数据报文的虚拟启动时间，从而优先发送同步报文。
[0021]μ(x)过大会导致带宽过剩，为了避免出现这种现象，μ(x)应满足如下关系：
[0022][0023]其中：L
min
为站内通信网络中最小数据包的长度；β(β≥1)为拥塞程度。
[0024]一种基于区分服务调度模型(DPSM)的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，所述的步骤二中，对主从时钟发生器震荡频率差按照以下方式进行修正：
[0025]从时钟发送并同步请求报文，并记录精确发送时间T
b1
，主时钟接收并记录接收时间T
a1
；经过时间δ(以从时钟为基准)，从时钟发送跟随报文，主时钟再次记录接收时间T
a2...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于区分服务调度模型的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，建立DPSM机制，DPSM机制对进出节点的不同类型的数据报文设置队列优先级，修正报文服务速率，配置报文紧迫度函数以确定同步报文的路径延时，对IEEE 1588网络时钟路径延时进行修正。步骤二，在消除同步报文路径延时的基础上对主从时钟发生器的震荡频率差进行修正，完成时钟偏移测量，实现高精度网络时钟。2.根据权利要求1所述的一种基于区分服务调度模型的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，其特征在于，所述步骤一中，DPSM是一种改进的适用于变电站通信网络的实时在线分组调度算法机制，该算法所达到的对时精度完全可以满足智能变电站对时间精度的要求，网络稳定性和路径延时都优于传统算法。3.根据权利要求1所述的一种基于区分服务调度模型的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，其特征在于，所述步骤一中，DPSM提出了网络可靠性保障机制(RBGM)，大大提高了算法的网络稳定性，RBGM的实现原理如下：IEEE 1588同步报文在原始报头里配置了预留字段，将可靠性传输标识符定义在该预留字段，主从时钟通过可靠性传输标识符来识别同步报文。当主时钟发送同步报文时，从时钟可通过识别可靠性传输标识符迅速识别并接收主时钟发送的同步报文，随后立即反馈一个包含可靠性传输标识符的信息来通知主时钟同步报文已接收。一定时间后主时钟如果没有收到带有标识符的反馈信息，主时钟将会再次发送同步报文，直到收到确认信息。4.根据权利要求1所述的一种基于区分服务调度模型的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，其特征在于，所述步骤一中，进出节点的不同类型数据报文队列优先级是按如下方式设置：DPSM对所有进入网络每个节点的业务报文进行分组，并引入虚拟时间概念，配置了虚拟系统时间，定义每个数据流的虚拟启动时间和虚拟结束时间，根据虚拟启动时间设置优先级，虚拟启动时间最小的分组优先发送。5.根据权利要求1所述的一种基于区分服务调度模型的IEEE 1588同步时钟误差修正方法，其特征在于，所述的步骤一中，修正报文服务速率是按如下方式进行的：对IE...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋涛，许磊，李开灿，刘宗杰，魏超，邱雨，袁冰，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：
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